(57)【要約】【課題】  身体の特定部位について選択的に運動効果を得ることができる揺動型運動装置を提供すること。【解決手段】  この揺動型運動装置１は、モータ１０と、このモータ１０の出力回転軸１２の回転力を、使用者が跨いで着座する鞍状の座席の揺動運動に変換する駆動装置とを備え、この駆動装置は、ベース８上に設けられた可動架台６を、上下軸３０３回りに回転往復移動可能に支持する第１支持手段と、モータ１０の出力回転軸１２の回転運動を、前記第１支持手段を介して台座４の上下軸３０３回りの回転往復移動に変換する第１変換手段とから構成されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、この駆動源の出力回転軸の回転力を、使用者が跨いで着座する鞍状の座席の揺動運動に変換する揺動機構とを備えた揺動型運動装置において、
前記揺動機構は、
ベース上に設けられた可動架台を、上下軸回りに回転往復移動可能に支持する第１支持手段と、
前記駆動源の出力回転軸の回転運動を、前記第１支持手段を介して台座の上下軸回りの回転往復移動に変換する第１変換手段とを備えたことを特徴とする揺動型運動装置。
【請求項２】
前記揺動機構は、
座席に固定された台座を、連結リンクを介して前記可動架台に設けられた左右軸回りに回転往復移動可能に支持する第２支持手段と、
前記駆動源の出力回転軸の回転運動を、前記第２支持手段を介して台座の前後方向の往復直線移動及び左右軸回りの回転往復移動に変換する第２変換手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の揺動型運動装置。
【請求項３】
前記第２変換手段は、前記駆動源の出力回転軸の回転力により回転駆動される、前記可動架台上の第１左右軸と、基端側が前記第１左右軸の端部に偏心して連結されるとともに、先端側が前記連結リンクの中間部に回動可能に連結されているクランクアームとを有していることを特徴とする請求項２記載の揺動型運動装置。
【請求項４】
前記第１変換手段は、前記第１左右軸の回転力により回転駆動される、前記可動架台上の第２左右軸と、基端側が前記ベース上に立設された支持部材に回動自在に支持されるとともに、先端側が前記第２左右軸の端部に偏心して連結されている偏心ロッドとを有するものであることを特徴とする請求項３記載の揺動型運動装置。
【請求項５】
前記第１左右軸の回転力を、その速度を所定の減速比で減速した状態で前記第２左右軸に伝達する減速手段を有することを特徴とする請求項４記載の揺動型運動装置。
【請求項６】
前記所定の減速比は、略１／２であることを特徴とする請求項５記載の揺動型運動装置。
【請求項７】
前記出力回転軸は、前記駆動源の一方向に突出していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
【請求項８】
前記座席の高さを調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者を鞍状の座席に跨がして着座させた状態で該座席を揺動運動させることで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のように、座席に使用者を着座させた状態で該座席を揺動運動させることで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置は、子供から老人まで利用可能な手軽な運動器具として、当初のリハビリ目的から、一般家庭へと普及してきている。そのような揺動型運動装置の典型的な従来技術としては、例えば特許文献１〜４が公知である。
【０００３】
このうち特許文献１の技術は、６軸パラレルメカニズムなどを用いて、一連の滑らかな揺動パターンを実現するようにした腰痛予防訓練装置に関するものである。
【０００４】
また、特許文献２の技術は、１モータとリンクとで、座席の前後の回転往復動作と、左右軸回りの回転動作とを実現するようにしたバランス訓練装置に関するものである。
【０００５】
また、特許文献３の技術は、筋電図やモーションキャプチャ技術によって運動を分析し、運動目的に適した揺動を実現するようにした運動分析方法及び運動補助装置に関するものである。
【０００６】
また、特許文献４の技術は、肘掛付きの座席を揺動させながら回転させる椅子に関するものであり、腰痛緩和効果を狙うものである。
【特許文献１】特許第３３９４８９０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６５７８号公報
【特許文献３】特開平１１−１５５８３６号公報
【特許文献４】特開平０５−３２９２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜４には、揺動を作り出す機構や、揺動による運動状態を検出する技術について開示されており、揺動のスピードやストロークを大きくすることで、運動量を大きくすることができることは一般に知られている。
【０００８】
しかしながら、揺動のスピードやストロークを大きくしても、身体全体の筋活動量を増加するだけで、特定部位の運動効果を選択的に高めることはできない。
【０００９】
かかる特定部位の運動効果は、例えばウエストだけを引き締めたいといった、一般家庭からの要請等に沿うものである。
【００１０】
本発明の目的は、身体の特定部位について選択的に運動効果を得ることができる揺動型運動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、駆動源と、この駆動源の出力回転軸の回転力を、使用者が跨いで着座する鞍状の座席の揺動運動に変換する揺動機構とを備えた揺動型運動装置において、前記揺動機構は、ベース上に設けられた可動架台を、上下軸回りに回転往復移動可能に支持する第１支持手段と、前記駆動源の出力回転軸の回転運動を、前記第１支持手段を介して台座の上下軸回りの回転往復移動に変換する第１変換手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
前記揺動機構は、座席に固定された台座を、連結リンクを介して前記可動架台に設けられた左右軸回りに回転往復移動可能に支持する第２支持手段と、前記駆動源の出力回転軸の回転運動を、前記第２支持手段を介して台座の前後方向の往復直線移動及び左右軸回りの回転往復移動に変換する第２変換手段とをさらに備えることとしてもよい。
【００１３】
前記第２変換手段は、前記駆動源の出力回転軸の回転力により回転駆動される、前記可動架台上の第１左右軸と、基端側が前記第１左右軸の端部に偏心して連結されるとともに、先端側が前記連結リンクの中間部に回動可能に連結されているクランクアームとを有していることとしてもよい。
【００１４】
前記第１変換手段は、前記第１左右軸の回転力により回転駆動される、前記可動架台上の第２左右軸と、基端側が前記ベース上に立設された支持部材に回動自在に支持されるとともに、先端側が前記第２左右軸の端部に偏心して連結されている偏心ロッドとを有するものであることとしてもよい。
【００１５】
前記第１左右軸の回転力を、その速度を所定の減速比で減速した状態で前記第２左右軸に伝達する減速手段を有することとしてもよい。
【００１６】
前記所定の減速比は、略１／２であってもよい。
【００１７】
前記出力回転軸は、前記駆動源の一方向に突出していることとしてもよい。
【００１８】
前記座席の高さを調整する調整手段を有することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、使用者が跨いで着座した鞍状の座席を揺動させることにより、前記使用者に上下軸回転往復運動負荷を付与して体幹をひねらせる。ひねられた体幹を元に戻そうとして、腹まわりの筋肉、特に外腹斜筋を効率よく鍛えることができる。この外腹斜筋を鍛えることによりウエストを引き締める効果が得られる。
【００２０】
また、上下軸回転往復運動負荷を付与して体幹がひねられた状態で、揺動負荷が加わることにより、上下軸回転往復運動負荷のみより、身体が不安定となり姿勢を保持しようとして、内転筋を効率的に鍛えることができる。この内転筋を鍛えることにより、Ｏ脚予防、改善と歩行能力を上げる効果が得られる。
【００２１】
このようにして、身体の特定部位について選択的に運動効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る揺動型運動装置１の全体構成を示す側面図であって、この揺動型運動装置１は、同図に示すように、馬の背や鞍を模した形状で使用者が跨いで着座する座席２と、この座席２内に設けられ、座席２を揺動等させる揺動機構である駆動装置３と、座席２および駆動装置３を支える脚部５０とを備えてなっている。なお、同図中において、駆動装置３が揺動等した状態を二点鎖線で示している（以下の図２，図３においても同様である）。
【００２３】
図２は揺動型運動装置１の駆動装置３を拡大して示す側面図、図３はその平面図、図４は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図１〜図４において、座席２が取付けられる台座４は、連結リンク５を介して可動架台６に前後に揺動可能に支持され（第２支持手段）、可動架台６はベース８の所定位置に立設された上下軸３０３まわりに回転往復移動可能に支持されている（第１支持手段）とともに、台座４と可動架台６との間には駆動部１３が収納されている。なお、所定位置は、無理な力が作用しないように、座席２に使用者が着座する中心部付近とすることが好ましい。
【００２４】
連結リンク５は、台座４の左右両側に設けられた前リンク５ａと、台座４の幅中央に設けられた後リンク５ｂとからなっている。前リンク５ａの上端部は、台座４の前端部に設けた上軸ピン４ａに軸着され、前リンク５ａの下端部は可動架台６の側板１６の前端部に設けた下軸ピン７ａに軸着されている。また、後リンク５ｂの上端部は台座４の後端部に設けた上軸ピン４ｂに軸着され、後リンク５ｂの下端部は可動架台６の側板１６の後端部に設けた下軸ピン７ｂに軸着されている。前後の各下軸ピン７ａ，７ｂは、連結リンク５を左右方向Ｙの軸線回りに回動可能に支持する左右軸７を構成しており、これによって、台座４は左右軸７回りに図２の矢印Ｍで示す前後方向に回転往復移動可能となっている。
【００２５】
一方、駆動部１３は、単体のモータ（駆動源）１０と、このモータ１０の出力回転軸１２の回転力を台座４の前後方向Ｘの往復直進移動、左右軸７回りの回転往復移動、上下軸３０３回りの回転往復移動にそれぞれ変換して、これら３動作を組合せて座席２を駆動可能とする２つの駆動部１３ａ，１３ｂとを備えている。本例のモータ１０はベース８上の可動架台６内に縦据え置きされ、出力回転軸１２の突出方向は上向きとされる。
【００２６】
第１駆動部１３ａは、前後方向Ｘの往復直進移動および左右軸７回りの回転往復移動用であり（第１変換手段）、第２駆動部１３ｂは、上下軸３０３回りの回転往復移動用である（第２変換手段）。
【００２７】
このうちの第１駆動部１３ａは、図２および図３で示すように、出力回転軸１２にモータギア１１および第１ギア１４を介して連結される第１シャフト（第１左右軸）１７と、第１シャフト１７の端部に偏心して連結される偏心クランク１９と、一端部が偏心クランク１９に連結され、他端部が前リンク５ａに設けた軸ピン５ｃに軸着されるアームリンク２０とからなる。第１シャフト１７の両端部は可動架台６にそれぞれ回動可能に支持されており、偏心クランク１９が第１シャフト１７に対して偏心円運動を行うことによって、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前後方向Ｘに往復移動し、これにより連結リンク５に連結されている台座４、すなわち座席２が図１および図２の矢印Ｍで示す方向に揺動可能となっている。偏心クランク１９とアームリンク２０とでクランクアームが構成される。
【００２８】
また、第２駆動部１３ｂは、図２および図３で示すように、前記第１シャフト１７の連動ギア２２と第２ギア１５を介して連結された第２シャフト（第２左右軸）１８と、先端部が第２シャフト１８の端部に偏心して連結され、基端部がベース８に立設した断面Ｌ字状の支持体３０１に回動可能に連結される偏心ロッド２１とからなる。第２シャフト１８の両端部は可動架台６に回動可能に支持されている。連動ギア２２の歯数と第２ギア１５の歯数とは１：２となっており、これらの噛み合いにより第１シャフト１７の回転力を、その速度を減速比１／２で減速して第２シャフト１８に伝達する減速手段が構成される。
【００２９】
偏心ロッド２１は、可動架台６の左側或いは右側のいずれか一方に配置され（図２および図３では右側）、偏心ロッド２１の先端部２１ａが図３に示す軸ピン２９により第２シャフト１８の端部に対して偏心して連結され、偏心ロッド２１の基端部２１ｂは支持体３０１に対して軸ピン２８により回動可能に連結されている。
【００３０】
ベース８と、駆動装置３との間に設けられた上下軸回転支持部３０５は、駆動部１３が上下軸３０３回りに回転できるとともに、その負荷を支持できるといった、一種のボールベアリング構造をなしている。すなわち、上下軸回転支持部３０５は、図２および図４で示すように、ベース８に一体形成された溝付きの下側回転支持板３０６と、可動架台６の下部に固定された溝付きの上側回転支持板３０２と、両支持板３０６，３０２を若干の隙間をあけて対向させて上下軸３０３回りに回転可能に配置したときに形成される円環状の溝内に転動可能に充填される複数の転がり玉３０４とからなり、上下軸３０３は、上下軸回転支持部３０５の下側回転支持板３０６に形成された下側貫通穴と、上側回転支持板３０２にこの下側貫通穴に対応して形成された上側貫通穴とを上向きに挿通するボルトと、両支持板３０６，３０２間に介装されてこのボルトに緩く嵌められるスペーサと、上側回転支持板３０２の上側貫通穴から突出したボルトに螺合するナットとからなっている。
【００３１】
したがって、第１シャフト１７の回転速度の１／２の回転速度で第２シャフト１８が回転し、この第２シャフト１８の回転により、偏心ロッド２１の先端部２１ａが偏心円運動を行うことによって、台座４、すなわち座席２が図３および図４の矢印Ｎで示すように、上下軸３０３回りに回転往復移動可能となっている。
【００３２】
これらの駆動系を介して座席２の複雑な運動が実現できる。図５は揺動型運動装置１の前記駆動系を模式的に示したものである。
【００３３】
また、図６は使用者３３が着座した状態を示す図であって、揺動型運動装置１は、座席２の高さを調整する調整部（調整手段）５０１と、座席２と脚部５０との間に設けられた駆動装置３と、座席２の両側部から垂下して取り付けられる左右の鐙３０７と、座席２の前方側に取り付けられる図示しない手綱とを備えている。調整部５０１は、例えば脚部５０の脚台５０２に脚柱５０３を図示しない伸縮シリンダの働きで伸縮自在に挿入することで、床面３０８上の座席２の高さを調整するものである。
【００３４】
以下、揺動型運動装置１の動作を説明する。図７はそのときの座席２の動きを説明するための図であって、同図中では左右の鐙３０７、脚部５０の調整部５０１等を省略している。電源投入によりモータ１０の一方向に突出する出力回転軸１２が回転すると、モータギア１１と第１ギア１４との噛み合いによって第１シャフト１７が回転すると同時に、第１シャフト１７の連動ギア２２と第２ギア１５との噛み合いによって第２シャフト１８が第１シャフト１７の回転速度の１／２の回転速度で回転する。
【００３５】
第１シャフト１７が回転すると該第１シャフト１７の端部に連結された偏心クランク１９が偏心円運動を行ない、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前側の下軸ピン７ａを中心に前後方向Ｘに回動する。
【００３６】
このとき後リンク５ｂが協働して後側の下軸ピン７ｂ回りに回動することから、台座４、すなわち座席２は前後方向Ｘに往復移動および揺動する。一方、第２シャフト１８の回転によって、偏心ロッド２１の一端部２１ａが偏心円運動を行うとともに、他端部２１ｂが支持体３０１の軸ピン２８回りに回動するので、台座４、すなわち座席２は上下軸３０３回りに回転往復移動する。この上下軸３０３回りの回転往復移動は、上記減速手段の働きにより前後方向往復揺動の１／２の速度で該前後方向往復揺動と同期させて行うことができるので、例えば左回転端時には前方端部に揺動させるとともに、右回転端時には前方端部に揺動させることができる。
【００３７】
このようにして、使用者３３が座席２に着座した状態で、座席２は図７に示す前後方向Ｘ、上下方向Ｚへの運動、および、θＹ方法、θＺ方向の揺動を行うことから、身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個のモータ１０を用いて３動作を行うことができるので、モータ１０の数が少なくてすみ、制御が簡単になるとともに、低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
また、モータ１０の出力回転軸１２は一方向に突出しているので、モータ１０の縦置きが可能となり、そのモータ１０を含む駆動部１３の全体の設置スペースを狭めてさらなるコンパクト化を図ることができる。したがって、駆動部１３を座席２の内部に格納して、乗馬を摸擬した狙いどおりの動作を忠実に再現することができる。
【００３９】
ここで、上下軸３０３の回転角度は、外腹斜筋を効率的に鍛えるためには、５度から４５度程度とするのが好ましく、その回転速度は、安全性を考慮すると、１分間に１５回から４０回程度とするのが好ましい。また、前後方向の動作について、腹まわりの筋肉を鍛えるためには、そのストロークは、安全性を考慮すると、４５ｍｍから６０ｍｍ程度とするのが好ましい。そのような構成等とすることにより、運動中に揺動型運動装置１が転倒しないようにするための脚部５０の大きさが一般家庭でも使用できるような大きさにすることができる。
【００４０】
図８は、腹まわりの筋活動量を示している。同図において、従来例（特許文献４）では、座席に肘掛がついていることで、着座した使用者はその腕や腹の側面で上肢を支えることができる。したがって、腹まわりの筋肉などの筋活動は、仮に肘掛がない場合と比較すれば減少することが予想され、その筋活動量の予測値は１０００μＶｍｓｅｃ程度である。この点、本発明（揺動型運動装置１）では、肘掛はなく、さらに、上下軸３０３回りを回転しながら、前後又は左右軸７回りに回転するため、図６に示す状態では上肢が不安定になり、腹まわりの筋肉の筋活動量の測定値は３０００μＶｍｓｅｃ程度となった。すなわち、本発明では、前記従来例に比べて、少なくとも２〜３倍の筋活動が起こると予想される。
【００４１】
以上説明したように、この揺動型運動装置１によれば、使用者３３が跨いで着座した鞍状の座席２を揺動させることにより、前記使用者３３に上下軸回転往復運動負荷を付与して体幹をひねらせる。ひねられた体幹を元に戻そうとして、腹まわりの筋肉、特に外腹斜筋を効率よく鍛えることができる。この外腹斜筋を鍛えることによりウエストを引き締める効果が得られる。また、上下軸回転往復運動負荷を付与して体幹がひねられた状態で、揺動負荷が加わることにより、上下軸回転往復運動負荷のみより、身体が不安定となり姿勢を保持しようとして、内転筋を効率的に鍛えることができる。この内転筋を鍛えることにより、Ｏ脚予防、改善と歩行能力を上げる効果が得られる。
【００４２】
また、上下軸３０３回りの回転往復移動は、上記した減速手段の働きにより前後方向往復揺動の１／２の減速比でもって該前後方向往復揺動と同期させて行うことができるので、下肢がひねられている状態のときに必ず座席２が前方に動くことなどが可能となる。例えば、下肢が右側にひねられているときに座席２が前方に動くことで、身体がひねられた状態で上肢が前方に少し傾く、その姿勢を元に戻そうとしたとして特に左脚の大腿四頭筋、外腹斜筋、背筋などが鍛えられる。
【００４３】
このようにして、身体の特定部位について選択的に運動効果を得ることができる。
【００４４】
（実施形態２）
ところで、上記実施形態１では、揺動型運動装置１の座席２に使用者３３が着座した状態で鐙３０７に足をかけているが、使用者３３が足を床面３０８につけることで異なる筋肉を鍛えることができる。実施形態２はかかる点に着目したもので、以下説明する。
【００４５】
図９は使用者３３が足を床面３０８につけることができるように座席２の高さを低くした場合を示している。この場合には、使用者の操作により、揺動型運動装置１の脚部５０に備えられた調整部５０１は、図示しない伸縮シリンダの働きにより脚台５０２に脚柱５０３を挿入して、使用者３３が座席２に着座した状態でその足を床面３０８につけることができる程度にその座席２の高さを調整する。左右の鐙３０７は座席２から取り外している。そして、揺動型運動装置１を上記実施形態１と同様の手順で動作させる。
【００４６】
すると、上下軸回転往復揺動により体幹がひねられ、姿勢を元に戻そうとして外腹斜筋が働き、鍛えられる。また、足を床面３０８につけて固定しているため、姿勢を元に戻すために股関節外転、内転、外旋、内旋の動作を行う。その際に、中殿筋、大殿筋、小殿筋、長内転筋、薄筋、大腿筋膜張筋、大腰筋、半腱様筋、大腿二頭筋長頭などが鍛えられる。上肢を常に前方に向けるように意識しながら乗るとより高い効果が得られる。
【００４７】
なお、上記実施形態１では、図６に示すように、使用者３３が足を鐙３０７にかけている場合を説明しており、上記実施形態２では、図９に示すように、使用者３３が足を床面３０８につけることができるように座席２の高さを低くした場合を説明しているが、図６に示すように、使用者３３が足を鐙３０７にかけている場合であっても、この鐙３０７を例えば脚部５０の脚台５０２に固定することで、上記図９における場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
また、上記実施形態１では、第１シャフト１７に設けた連動ギア２２と、第２シャフト１８に設けた第２ギア１５との噛み合いで減速比１／２の減速手段が構成されているが、これに代えて、例えば第１シャフト１７に第１プーリを設けるとともに、第２シャフト１８に前記第１プーリの倍径の第２プーリを設けて両プーリ間でベルト伝達を行うこととしてもよい。減速比は上述した運動効果の観点から１／２とすることが好ましいが、その他の減速比を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態１に係る揺動型運動装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の駆動部を拡大した側面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面面図である。
【図５】揺動型運動装置の駆動系を模式的に示す図である。
【図６】揺動型運動装置において使用者が足を鐙にかけた場合を示す側面図である。
【図７】揺動型運動装置の座席の動きを示す説明図である。
【図８】従来例との比較による腹筋の筋活動量を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る揺動型運動装置において使用者が足を床面につけた場合を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    揺動型運動装置
２    座席
３    駆動装置（揺動機構）
４    台座
５（５ａ，５ｂ）    連結リンク
６    可動架台
７（７ａ，７ｂ）    左右軸（第２支持手段）
８    ベース
１０    モータ（駆動源）
１３    駆動部
１３ａ    第１駆動部（第１変換手段）
１３ｂ    第２駆動部（第２変換手段）
１７    第１シャフト（第１左右軸）
１８    第２シャフト（第２左右軸）
２０    アームリンク（アームクランク）
２１    偏心ロッド（アームクランク）
３３    使用者
３０１    支持体
３０２    上側回転支持板
３０３    上下軸（第１支持手段）
３０４    転がり玉
３０５    上下軸回転支持部（第１支持手段）
３０６    下側回転支持板
３０７    鐙
３０８    床面
５０    脚部
５０１    調整部（調整手段）
５０２    脚台
５０３    脚柱
【図１】
2007082612.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007082612.tif 000009
【図８】
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【図９】
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